一种基于DE算法的压电陶瓷电气等效电路建模方法技术

本发明专利技术公开了一种基于DE算法的压电陶瓷电气等效电路建模方法，包括以下步骤：提取压电陶瓷主谐振阻抗数据和两次谐振频率；列出压电陶瓷谐振处阻抗表达式；用差分进化算法对谐振阻抗数据进行拟合；列出压电陶瓷谐振处电气等效电路参数与材料参数关系式；获取压电陶瓷最优材料参数；验证电气等效电路模型与材料参数的准确性；本发明专利技术技术方案仅需测量某一尺寸下第一次谐振下的阻抗特性曲线，第一次和第二次的谐振频率，就可以对压电陶瓷电气等效电路进行建模，来预测同一种材料其他尺寸下的压电陶瓷的主谐振的阻抗特性曲线。陶瓷的主谐振的阻抗特性曲线。陶瓷的主谐振的阻抗特性曲线。

【技术实现步骤摘要】
一种基于DE算法的压电陶瓷电气等效电路建模方法


[0001]本专利技术涉及压电陶瓷主谐振下的建模方法，具体涉及一种基于DE算法的压电陶瓷电气等效电路建模方法。

技术介绍

[0002]由于具备将机械能与电能相互转换的优秀特性，压电材料经常作为传感器和执行器装置，为促进此类器件的发展并表征其特性，国内外学者对压电陶瓷的建模进行了很多的研究，虽然各种研究中的方法在很大程度上提高了压电材料的特性表征精度，但都需要基于有限元仿真技术以及各类复杂的测量，对计算设备和算法的要求较高，甚至部分方法目前只适用于特定形状的压电材料，不易于广泛采用。
[0003]综上所述，压电陶瓷的应用需要精确的阻抗表征以确定其谐振频率，而压电陶瓷电气等效电路模型是表征压电陶瓷阻抗特性的关键。精确的材料参数可以通过关系公式与等效电路模型进行快速的转换，实现阻抗表征的同时也可以为压电陶瓷的应用提供基础。所以，精确而又易于实现的压电陶瓷建模方法对压电陶瓷在实际生活中的广泛应用具有很大的意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术目的：在于提供一种基于DE算法的压本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于DE算法的压电陶瓷电气等效电路建模方法，其特征在于，针对压电陶瓷，执行以下步骤S1
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步骤S6，完成压电陶瓷的电气等效电路建模及其准确性验证：步骤S1：提取压电陶瓷的阻抗数据和两次谐振频率；步骤S2：建立压电陶瓷电气等效电路模型，列出压电陶瓷谐振处阻抗表达式；步骤S3：根据压电陶瓷的阻抗数据、电气等效电路模型，建立基于系统模型残差最小平方和的优化准则函数，采用差分进化算法对优化准则函数进行求解，获得优化准则函数下的最优压电陶瓷电气等效电路参数；步骤S4：列出压电陶瓷谐振处电气等效电路参数与材料参数的关系式；步骤S5：根据步骤S4所获得的关系式，获得最优压电陶瓷材料参数；步骤S6：对压电陶瓷电气等效电路模型和材料参数的准确性进行验证，完成压电陶瓷的电气等效电路的建模。2.根据权利要求1所述的一种基于DE算法的压电陶瓷电气等效电路建模方法，其特征在于，步骤S1中所述的压电陶瓷的阻抗数据Z
m
(f)为一个数据集，包含N个离散频率(f1,f2,
…
,f
N
)，以及各离散频率分别所对应的阻抗；两次谐振频率根据压电陶瓷的阻抗数据测得。3.根据权利要求1所述的一种基于DE算法的压电陶瓷电气等效电路建模方法，其特征在于，步骤S2中所述的压电陶瓷谐振处阻抗表达式如下式：式中，Z
PZT
为压电陶瓷谐振处阻抗，j为虚数单位，ω为角频率，C0、C
m
、L
m
、R
m
为压电陶瓷等效电路参数。4.根据权利要求1所述的一种基于DE算法的压电陶瓷电气等效电路建模方法，其特征在于，步骤S3中所述的优化准则函数如下式：式中Z
m
...

【专利技术属性】
技术研发人员：程彬，周孟夏，颜伟，孙金鹏，陈逸鹏，张家钰，裴亚康，
申请(专利权)人：南京师范大学，
类型：发明
国别省市：